Fyzikální poradna

Mgr. Jaroslav Koreš, Ph.D., Gymnázium Jana Valeriána Jirsíka České Budějovice

02. 12. 2016

Pokus

Dobrý den, chtěl bych požádat o radu ... pokus: mám kelímek např. s pískem, položím ho na váhu, má určitou hmotnost danou součtem hmotností kelímku a jeho obsahu, celková síla tedy (m1 + m2)/9,81 ... pokud do kelímku vložím gumový balónek, nafouknu ho heliem a poté zasypu stejným množstvím písku, jako v případě prvním tj. bez balonku, jak se změní celková hmotnost? Gravitační síla se sníží o sílu vztlakovou a výsledná hmotnost (hodnota na váze) se tedy sníží? Děkuji

Martin Diviš

Ahoj Martine,

Děkuji za zajímavý dotaz.

Snad jsem tě správně pochopil, ty bys chtěl zjistit, jestli vztlaková síla působí i v písku. Zkusím to tedy rozebrat.

První zásadní věc je, že hmotnost bude stále stejná. Hmotnost dřevěného špalku ve vzduchu či ve vodě je stejná, ale asi víme, že ve vzduchu spadne, kdežto ve vodě se vznáší. Pokud je stejná hmotnost, tak je stejná i gravitační síla, protože ta závisí na hmotnosti, která je tedy stále stejná.

Situaci nám komplikují další síly, v našem případě síla vztlaková. Ta je zjednodušeně způsobena tím, že na těleso v tekutině (vzduchu, vodě) působí různé tlaky – na výše položenou část působí menší tlak, než na spodní část (nad horní částí je méně tekutiny, než nad spodní částí). Díky Pascalovu zákonu pak působí síla na ponořené těleso směrem vzhůru.

Pokud místo vzduchu použijeme písek, tak se setkáme s tím, že písek není tekutý, tedy se nedostane snadno všude kolem balónu. Pak nebude platit to, že na spodní část balónu působí větší tlak, než na horní a balón se tedy nebude vznášet stejně jako ve vzduchu. Dokonce kdyby to šlo, tak by se balón v písku vznášel mnohem lépe, protože písek má větší hustotu než vzduch ;)

Ale co se týče síly, která by působila na váze, tak tam je to ještě složitější. Zkusím to vysvětlit na příkladu s vodou. Na váze mám misku vody o hmotnosti 1 kg, ponořím do ní dřevo o hmotnosti 0,5 kg. Pokud byla vody miska plná, tak z ní voda vyteče a já naměřím na váze stále 1 kg. Ovšem pokud byla miska dostatečně velká, aby z ní voda nevytekla, tak navážím 1,5 kg. V tvém případě vážíš těleso, ale okolní vzduch vlastně ne, takže nepoznáš, kolik vzduchu ti z nádoby s pískem uniklo do okolí.

1

Autor

Jaroslav Koreš

Mgr. Jaroslav Koreš, Ph.D., Gymnázium Jana Valeriána Jirsíka České Budějovice

23. 11. 2016

jak je to s rychlostmi při srážce dvou protijedoucích aut?

Dobrý den pane Koreš. Chtěl bych se zeptat jak je to s rychlostmi při srážce dvou protijedoucích aut. Sčítají se nebo nesčítají a jaké zákony zde platí. Děkuji za Vaši odpověď.

Dobrý den,

V případě srážky dvou těles výsledek záleží nejen na rychlosti obou těles, ale také jejich hmotnosti. Proto se „sčítá“ ne rychlost, ale hybnost, což je fyzikální veličina, která závisí jak na rychlosti, tak i na hmotnosti tělesa. Pak platí, že hybnost se zachovává, takže jí před srážkou i po ní bude stále stejné množství. To by však platilo v ideálních případech, kde nedochází k deformaci těles, tření a ostatním jevům, které známe z reálného světa. Abychom je započítali také, tak musíme uvažovat nejen zachování hybnosti, ale také energie.

Takže jednoduše: při srážkách (ale i kdykoliv jindy) platí zákon zachování energie a zákon zachování hybnosti. Samozřejmě platí i zákon akce a reakce (ten je schován z zákonu zachování hybnosti).

Pouze v případě stejně hmotných těles bez energetických ztrát bychom mohli počítat jen s rychlostmi (např. dva stejné míčky).

2

Autor

Jaroslav Koreš

Mgr. Jaroslav Koreš, Ph.D., Gymnázium Jana Valeriána Jirsíka České Budějovice

22. 11. 2016

Jak se může udržet atmosféra kolem Země, když je kolem vakuum? Gravitační silou?

Dobrý den,

Je to způsobeno samozřejmě pouze gravitační silou. Ta je sice vzhledem k malé hmotnosti molekul „vzduchu“ (molekula vzduchu neexistuje, vzduchem označujeme obecně směs dusíku, kyslíku, ...) malá, ale na druhou stranu díky malé hmotnosti molekul stačí malá síla, aby je udržela kolem Země.

Lze snadno dokázat, že k tomu, aby jakékoliv těleso opustilo gravitační pole Země, musí dosáhnout určité rychlosti – např. u povrchu Země je to 11,2 km/s. Velikost této rychlosti vůbec nezávisí na hmotnosti tělesa! Takže pokud bychom chtěli ze Země odhodit tank a zrnko písku, museli bychom oběma tělesům udělit stejnou rychlost. Pouze by to pro nás u tanku bylo mnohem více (energeticky) náročnější, než u zrnka písku.

1

Autor

Jaroslav Koreš

Mgr. Jaroslav Koreš, Ph.D., Gymnázium Jana Valeriána Jirsíka České Budějovice

21. 11. 2016

Proč se máslo (kostka Hery) ohřívané v mikrovlnce rozpustí nejdřív uprostřed?

Děkuji za odpověď. Tereza Majerová

Ahoj Terezo,

Děkujeme ti za otázku a také za připomenutí blížících se Vánoc.

Mikrovlnná trouba ohřívá tělesa díky elektromagnetickému vlnění. To vzniká na kraji trouby a šíří se do „ohřívacího“ prostoru. Díky tomu, že kovový obal takovéto vlnění odráží, dojde ke vzniku stojatého vlnění – jako např. u struny na kytaře. Odražené vlnění se bude skládat s vlněním, které je do mikrovlnky pouštěno.

Na rozdíl od struny, která má veprostřed výchylku nejvyšší (tam vzniká kmitna) a na krajích výchylku nejnižší (to jsou uzly) bude v mikrovlnce místo jedné kmitny kmiten víc (mikrovlnné záření má jinou frekvenci, než kmitání struny u kytary). Tyto kmitny jsou od sebe cca 6 cm vzdálené, takže pokud dáš do mikrovlnky misku s nejmenovaným tukem, tak v místě kmitny dojde k nejvyššímu zahřátí a další zahřáté místo by bylo vzdálené 6 cm. Tuk je obecně špatný vodič tepla, takže se z tohoto místa bude teplo do okolí šířit pomalu. Aby se jídlo při ohřívání v mikrovlnce lépe prohřálo (aby nevznikala horká místa po 6 cm), je v mikrovlnce otočný talíř. Pak stačí jen najít na talíři takové místo, které projde co nejvíce kmitnami mikrovlnného záření v různých místech.

Hezky tento problém vysvětlila vítězka minulého ročníku soutěže Vím proč Anežka na tomto videu: https://www.vimproc.cz/?page=record&id=1301

6

Autor

Jaroslav Koreš

Mgr. Jaroslav Koreš, Ph.D., Gymnázium Jana Valeriána Jirsíka České Budějovice

14. 11. 2016

Dobrý den, tato otázka mi nedá spát a myslím ji docela vážně. Otázka vesmíru, života a vůbec.

Poslední poznatky v biologii, která konečně bere v potaz principy kvantové fyziky se dozvídáme, že vědomí není produktem mozku člověka (nebo nervové soustavy u nižších živočichů), ale že mozek je spíše "anténou" která přijímá vědomí z jakéhosi energetického pole, kterému ještě pořádně nerozumíme. (zdroj Bruce H. Lipton, PhD. a jeho poutavá kniha Biology of Belief) Tato informace mne přivedla na otázku, zda je toto "universální vědomí" součástí fyzikálních vlastností vesmíru a zda tu mohlo být už při jeho počátku (Velkém třesku). Pokud ano, je možné, že Vesmír jako takový je sám organismem s vlastním vědomím sama sebe?  (Pokud můžeme člověka nebo i planetu Zemi chápat a popsat jako jeden organismus, ačkoli se jedná o komunitu spolupracujících organismů v rámci koevoluce, proč bychom nemohli i Vesmír?) Děkuji a prosím jinou odpověď než 42 :) Váš bývalý žák, Karel.

Děkuji, Karel Janda

Ahoj Karle,

Nejdřív děkuji za „vypečený“ dotaz.

Abych pravdu řekl, tak o téma „universální vědomí“ se moc nezajímám, takže tuto odpověď ber spíše jako můj názor.

Nedokáži si dost dobře představit experiment, který by prokázal, že vědomí není produktem mozku a operoval pouze s fyzikou. Očekával bych, že vědomí je potřeba prokázat spíše „psychologickou“ metodou. Pak se setkávají dvě různé vědy, z nichž každá používá jinou metodologii měření. Takže osobně nejsem přesvědčen, že je možné něco jako původ vědomí je možné věrohodně určit.

K druhé části otázky – čistě fyzikálně jsme schopni pozorovat různá energetická pole a jejich projevy. Nevěřím tedy, že by existovala „vědomostní“ forma energie, kterou bychom ještě neznali a nepozorovali. I kdybychom nebyli schopni ji popsat, věděli bychom o její existenci, protože by z principu musela umožňovat interakci s naším mozkem. Lze namítnout, že by mohla být tato energie velmi „řídká“, ale pokud by měla být schopná interagovat s elektrony v našem mozku, měla by být měřitelná.

A ještě trošku filozoficky – pokud by cosi jako kolektivní myšlení existovalo, tak je zajímavé, že se tato entita sama díky nějaké zpětné vazbě nepoučí, protože si nejsem jist, zda se vědomí lidstva jako celku nějakým způsobem zdokonaluje :D Anebo dochází stejně jako v každém systému ke zvyšování entropie, což by znamenalo, že brzo by v tomto systému zavládla anarchie J

Snad ti bude tato odpověď stačit.

0

Autor

Jaroslav Koreš

Mgr. Jaroslav Koreš, Ph.D., Gymnázium Jana Valeriána Jirsíka České Budějovice

29. 08. 2016

Proč, když se Země otáčí, při výskoku dopadnu na stejné místo?

Jak je možné, že když se Země otáčí, tak po výskoku dopadnu na stejné místo? Takto bychom se přece mohli snadno pohybovat.

Asi tě zklamu, ale jako dopravní prostředek nelze otáčení Země využít a to je dobře… Rychlost otáčení Země je totiž dost vysoká (400 m/s) a pokud by tedy tvůj nápad fungoval, tak bys za sekundový výskok byl 400 m daleko. Zní to hezky, ale co kdyby byl ve směru tvého pohybu ve vzdálenosti 300 m např. dům? Navíc je potřeba si uvědomit, že takto by ses musel pohybovat jen směrem z východu na západ.

Proč tomu tak je? Může za to Newtonův Zákon setrvačnosti. Ten říká, že dokud na nás nebude působit žádná síla (nebo výsledná síla bude nulová), tak zůstaneme v klidu (nebo v rovnoměrném přímočarém pohybu). Tím, že jsme se dotkli povrchu Země, získali jsme jeho rychlost, takže pokud vyskočíme, tak sice pod námi Země poodjede o 400 m, ale my se přece pohybujeme stejně jako Země a tak se ve stejném směru otáčení posuneme také o 400 m. Kdyby tomu tak nebylo, tak by nás např. obtěžoval vítr o rychlosti 400 m/s (což je cca 13x více, než nejsilnější vítr – orkán).

7

Autor

Jaroslav Koreš

První
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Poslední

Zadání dotazu

Máte nějaký dotaz?

Pokud se chcete na něco zeptat, napište e-mail s předmětem "Fyzikální poradna" na emailovou adresu

poradna@svetenergie.cz
Skupina ČEZ

Kontaktní informace

Máte-li k obsahu portálu jakékoliv náměty, postřehy či připomínky – prosím kontaktujte nás. Budeme vděční i za připomínky k nekorektnímu zobrazení stránek, či případnému upozornění na chybu. Děkujeme.


email:info@svetenergie.cz

Kontaktní formulář

KONTROLNÍ KÓD

kontrolní kód Opište prosím do políčka formuláře
text z obrázku

Portál Svět energie provozuje společnost ČEZ. Vyrobil Simopt, s.r.o., Copyright © 2016, Všechna práva vyhrazena

detail